logo
FA 5/2021 do suchej nitki

Ewa Kanecka-Geszke

Susza... i co dalej?

Rys. Sławomir Makal

„Witamy pierwszy pogodny dzień po deszczu. Bezdeszczowe dni trwają przez jakiś czas i cieszymy się, że tak ładna pogoda może nam towarzyszyć przez długi czas. Trwa i trochę się martwimy. Jeszcze kilka dni i naprawdę mamy kłopoty. Pierwszy bezdeszczowy dzień w okresie dobrej pogody przyczynia się do suszy w takim samym stopniu, jak poprzedni, ale nikt nie wie, jak poważny będzie to okres, dopóki nie minie ostatni suchy dzień i nie nadejdą deszcze”. (I.R. Tannehill, 1947)

Od kilku lat każda wiosna rozpoczyna się licznymi publikacjami czy doniesieniami w mediach na temat suszy i zagrożeń, jakie ze sobą niesie. Szczególnie ma to miejsce w kontekście produkcji rolniczej. Ten regularnie powtarzający się temat pokazuje, że problem istnieje, że nie wszystko jeszcze na temat suszy wiemy. Cały czas poszukujemy odpowiedzi na pytanie, co zrobić, by jej skutki były jak najmniej dotkliwe. Cały czas jesteśmy jeszcze na etapie wypracowywania optymalnych rozwiązań w walce z tym zjawiskiem.

Myśląc o suszy, od razu wyobrażamy sobie niedobór wody. Czy jest to jedno i to samo? Otóż nie. Z jednej strony to, jak bardzo dotkliwa jest susza i jak często się pojawia, wpływa na niedobór wody na danym obszarze. Z drugiej strony nadmierne wykorzystywanie zasobów wody, szczególnie w rejonach dotkniętych jej deficytami, potęguje skutki susz. Zatem oba zjawiska wzajemnie na siebie oddziałują.

Czym zatem jest susza? Jest to ekstremalne zjawisko pogodowe o charakterze naturalnym. Jest elementem klimatu i podobnie jak inne zjawiska uniknąć się jej nie da. Z uwagi na proces powstawania jej charakter jest złożony.

Skradające się zagrożenie

W przeciwieństwie do powodzi, susza nie ma jednej, uniwersalnej definicji. Wynika to ze złożoności samego procesu powstania zjawiska i rozwoju poszczególnych jego faz. Każda dziedzina daje różną perspektywę spojrzenia na suszę i definiuje ją pod innym kątem. Inaczej zjawisko postrzega meteorolog czy klimatolog, inaczej na suszę spojrzy hydrolog. Literatura tematu podaje aż 150 definicji suszy.

Według Słownika meteorologicznego susza to „stosunkowo długotrwały okres, charakteryzujący się brakiem opadów atmosferycznych, małą wilgotnością powietrza i gleby, niskim stanem wody w rzekach”. IMGW określa suszę jako zjawisko ciągłe o zasięgu regionalnym, oznaczające dostępność wody poniżej średniej w określonych warunkach naturalnych. Ogólnie rzecz ujmując, susza jest wynikiem zmniejszenia opadów atmosferycznych w pewnym okresie na danym obszarze.

W odróżnieniu od innych zagrożeń naturalnych skutki suszy narastają powoli i odczuwalne są jeszcze przez jakiś czas po zakończeniu zdarzenia. Z tego też względu susza określana jest jako „zjawisko skradania” (ang. creeping phenomenon). Pierwszym etapem suszy jest długotrwały brak opadów oraz wysoka temperatura powietrza. Utrzymujący się w czasie niedobór opadów w odniesieniu do wartości średnich na danym obszarze jest głównym wyznacznikiem suszy atmosferycznej (meteorologicznej). W kolejnej fazie dochodzi do nadmiernego przesuszenia gleby, które dodatkowo wzmacniane jest parowaniem terenowym (susza glebowa). Wilgotność gleby spada i obniża się poziom wód gruntowych. Oznaką deficytu wody glebowej jest tzw. wilgotność krytyczna, czyli uwilgotnienie gleby, przy którym następuje początek hamowania wzrostu i rozwoju roślin. Niedostateczna wilgotność gleby ogranicza pobór wody przez rośliny, a to z kolei przyczynia się do spadku intensywności parowania. W trakcie tej fazy rośliny cierpią na stres wodny, w efekcie którego dochodzi do zmniejszenia biomasy roślinnej i spadku plonów, a nawet ich braku. Faza ta często określana jest także mianem suszy rolniczej. Na ostatnim etapie postępującego zjawiska mamy do czynienia z suszą hydrologiczną, która przejawia się obniżeniem poziomu wód gruntowych, spadkiem zasilania podziemnego, zmniejszeniem przepływu w rzekach.

Nasza polska susza

Susze w Polsce są naturalnym zjawiskiem. Położenie geograficzne naszego kraju w zasięgu klimatu umiarkowanego przejściowego wpływa na znaczną zmienność elementów pogody w poszczególnych latach i miesiącach. W połączeniu z warunkami hydrologicznymi wpływają na małe zasoby wodne.

Wzrost częstotliwości występowania okresów bezopadowych w ostatnich latach jest niewątpliwie wynikiem obserwowanych zmian klimatycznych. Na przestrzeni kilku ostatnich wieków (XIV-XX) w Polsce odnotowano ponad 150 lat z suszą, czyli występowały co 4-5 lat. W pierwszej dekadzie XXI wieku susze głębokie, obejmujące swoim zasięgiem 75% powierzchni kraju, notowane były już co dwa lata. Od kilku lat susze notujemy praktycznie co roku – w 2014, 2015, 2018, 2019 i 2020. Susze, oprócz tego, że są częstsze, są również dłuższe i bardziej intensywne. Średnia roczna suma opadów waha się co prawda w granicach średnich wieloletnich, na poziomie 600 mm. Zmienia się jednak ich rozkład w czasie. Dzisiaj częściej doświadczamy też deszczy nawalnych, które w niewielkim stopniu zasilają zasoby wód podziemnych. Dodatkowym problemem są występujące często w ostatnich latach bezśnieżne, suche i ciepłe zimy, podczas których brak śniegu i zmagazynowanej w nim wody niekorzystnie wpływa na zasoby wilgoci w glebie i odbudowanie retencji glebowej.

W Polsce regionami najbardziej zagrożonymi wystąpieniem suszy jest prawie cała środkowa, północno-zachodnia i środkowo-wschodnia jej część. Są to najczęściej rejony o intensywnej gospodarce rolnej.

Monitoring suszy

Monitorowanie suszy jest jednym z istotnych elementów skutecznego przeciwdziałania jej skutkom. Z uwagi na bardzo dużą zmienność opadów, zarówno w czasie, jak i przestrzeni, ten element pogody wymaga gęstej sieci pomiarowej i powinien podlegać częstym, jak nie ciągłym, pomiarom. Wykrywanie i ocena suszy, w zależności od jej rodzaju, opiera się na tzw. metodach wskaźnikowych. Wykorzystuje się szereg różnych wskaźników i parametrów, opartych między innymi na takich wielkościach jak opad, parowanie, przepływ, wilgotność i zdolności retencyjne gleby, zapasy wody dostępnej dla roślin, a także straty w produkcji roślinnej i przemysłowej czy deficyty wody pitnej. Część z nich dedykowana jest określonemu rodzajowi suszy, inne są uniwersalne.

Prostą metodą monitorowania suszy jest po prostu określenie czasu trwania dni bez opadów lub z niewielkimi opadami, czyli tzw. okresów posusznych. Według agrometeorologów ponad dwutygodniowy okres bez deszczu hamuje rozwój roślin i prowadzi do redukcji plonu. Są to zjawiska niebezpieczne. Okres ich występowania przypada zazwyczaj na czas największego zapotrzebowania roślin uprawnych na wodę (przełom marca i kwietnia, przełom maja i czerwca czy przełom września i października). Metoda, z uwagi na brak jasnego kryterium wyznaczenia długości okresu bez opadu, nie pozwala na dokonanie oceny w zakresie intensywności suszy. Nie daje też pełnego obrazu w zakresie możliwych strat w uprawie.

Najpopularniejszy i najczęściej wykorzystywany przy ocenie suszy atmosferycznej jest wskaźnik standaryzowanego opadu SPI, który pozwala na ilościową ocenę niedoboru opadów w różnej skali czasowej (dla okresów miesięcznych, półrocznych, rocznych czy kilkuletnich). Do określenia wielkości wskaźnika potrzebne są jednak długoletnie, historyczne ciągi danych opadowych. WMO (World Meteorological Organization) uznała go za kluczowy w operacyjnym monitorowaniu tego zjawiska. W Polsce wskaźnik SPI wykorzystywany jest od 2000 r. do monitorowania suszy na Kujawach. Badania rozpoczęte przez prof. Leszka Łabędzkiego w Instytucie Melioracji i Użytków Zielonych (obecnie Instytut Technologiczno-Przyrodniczy) kontynuowane są do dziś.

Na obszarach rolniczych susza meteorologiczna określana jest przez klimatyczny bilans wodny KBW, czyli różnicę między sumą opadów i sumą ewapotranspiracji wskaźnikowej w danym okresie. Ewapotranspiracja charakteryzuje meteorologiczne warunki procesu parowania standardowej rośliny (trawy), w warunkach nieograniczonego dostępu wody. Wskaźnik ten zwany jest również klimatycznym nadmiarem lub niedoborem opadów.

Do oceny suszy rolniczej wykorzystuje się wskaźnik CDI – wskaźnik suszy roślinnej, który określa niedobór wody dla roślin. Jest to wielkość redukcji ewapotranspiracji rzeczywistej w warunkach niedoboru wody w glebie w stosunku do ewapotranspiracji potencjalnej w warunkach dostatecznego uwilgotnienia gleby. Innym wskaźnikiem jest redukcja plonu YR. Odnosi się do skutków suszy – zmniejszenia plonu będącego wynikiem niedoborów wody w glebie.

Pomimo prowadzenia w Polsce długoletnich pomiarów poszczególnych elementów hydro-meteorologicznych, oficjalny i ogólnopolski monitoring suszy rozpoczął się dopiero pod koniec XX wieku. Głównymi ośrodkami, które zajmują się monitorowaniem suszy i przekazywaniem informacji o stopniu zagrożenia suszą w kraju są instytuty naukowe. Prognozowanie i monitorowanie suszy meteorologicznej oraz hydrologicznej (stany wód podziemnych) leży po stronie Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej oraz Państwowego Instytutu Geologicznego. Obie jednostki wchodzą w struktury państwowej służby, odpowiednio hydrologiczno-meteorologicznej (PSHM) i hydrogeologicznej (PSH). Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach (IUNG-PIB) od kilkunastu lat prowadzi System Monitoringu Suszy Rolniczej (SMSR) wskazujący obszary, na których notuje się straty spowodowane suszą w uprawach wskazanych w ustawie z dnia 7 lipca 2005 r. o ubezpieczeniach upraw rolnych i zwierząt gospodarskich. Obok SMSR opartego na klimatycznym bilansie wodnym uruchomiono system monitoringu wilgotności gleby, który m.in. weryfikuje prognozowane straty w plonach.

W latach 2012-2015 w Instytucie Technologiczno-Przyrodniczym w Kujawsko-Pomorskim Ośrodku Badawczym w Bydgoszczy również prowadzono oficjalny ogólnopolski monitoring warunków meteorologicznych metodą SPI i warunków uwilgotnienia upraw rolnych, w tym trwałych użytków zielonych. Zagrożenie suszą określano między innymi za pomocą kilku wskaźników suszy rolniczej (SMI, CDI, YR) w odniesieniu do kilkunastu regionów agroklimatycznych Polski. Dodatkowo serwis dostarczał informacje o prognozowanych wartościach wspomnianych wskaźników w okresach 10 i 20 dni. Było to swego rodzaju nowością. Obecnie badania są kontynuowane, natomiast deficyty wody i intensywność suszy rolniczej analizowane są tylko pod kątem ich wpływu na produkcję roślinności łąkowej.

Coraz częstsze i coraz dłuższe okresy suszy powodują, że konieczne jest poszukiwanie bardziej efektywnych metod monitorowania, a także prognozowania susz. Obecnie wiele zespołów badawczych podejmuje działania w kierunku lepszego wykorzystania zdjęć satelitarnych i udoskonalania wskaźników teledetekcyjnych. Rozwój teledetekcji satelitarnej i ogromne możliwości, jakie niesie ona w zakresie przestrzennego zobrazowania zmian wpływu niekorzystnych warunków na produkcję rolniczą, pozwalają na wykorzystanie tego narzędzia do lepszego zarządzania ryzykiem wystąpienia suszy i podejmowania działań niwelujących negatywne konsekwencje. Najpopularniejszym wskaźnikiem teledetekcyjnym wykorzystywanym w rolnictwie jest znormalizowany wskaźnik wegetacji roślin (NDVI). Pozwala on na bieżącą analizę stanu i kondycji roślin, ich wigoru oraz wielkości biomasy. Ten rodzaj monitoringu do przestrzennego zobrazowania warunków stanu roślin, jak również wilgotności gleby w skali całej Polski, opracowywany jest przez IUNG-PIB. Podobne działania w tym zakresie wykonuje też Instytut Geodezji i Kartografii, który opracował satelitarny monitoring suszy rolniczej. W ostatnim czasie pilotaż oceny zniszczeń będących skutkiem susz przeprowadził też Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa. W obecnym okresie wegetacji pilotażowy program satelitarnego monitorowani suszy rolniczej planuje wdrożyć także IUNG-PIB.

Skutki susz

Negatywne skutki susz odbijają się na środowisku, dotykają wiele sektorów gospodarki i mogą mieć istotne konsekwencje społeczne. Na wszystkie te dziedziny susza oddziałuje zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio. Wielkość strat spowodowana suszą zależy od ilości i rozkładu opadów w okresie poprzedzającym jej wystąpienie, od czasu jej trwania czy intensywności.

Bezpośrednie oddziaływanie suszy na środowisko to między innymi spadek wilgotności gleby. Praktycznie od kilku lat notujemy stały spadek wilgotności w korzeniowej warstwie gleby. Obniżenie poziomu wody gruntowej w glebach torfowych przyspiesza rozkład materii organicznej. Wpływa to istotnie na wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery i mocno przyczynia się do zmian klimatu.

Największe skutki gospodarcze obserwuje się w rolnictwie i leśnictwie. Zmniejszeniu ulega plon roślin uprawnych. Susze jesienne oraz wczesnowiosenne niosą straty w uprawach zbóż ozimych, susze wiosenne wpływają natomiast na ograniczenie produkcji zbóż jarych oraz pierwszego odrostu runi łąkowej i pastwiskowej. Taki stan może wpłynąć na problemy w dostępności paszy dla zwierząt gospodarskich, ale i ograniczyć produkcję mięsną i mleczną tych zwierząt. Ujemny wpływ suszy zależy zarówno od gatunku roślin, rodzaju gleby czy regionu, jak i od czasu trwania suszy i jej intensywności. W lasach z jednej strony susza zwiększa ryzyko wystąpienia pożarów, z drugiej obniża odporność drzew na choroby i inwazje szkodników. W obu przypadkach natomiast istotnie wpływa na ograniczenie produktywności gruntów leśnych i straty w produkcji drewna.

Skutki społeczne suszy to w głównej mierze ograniczony dostęp do wody pitnej, zarówno pod względem ilościowym, jak i jakościowym. W 2019 roku wszyscy usłyszeliśmy o ograniczeniach w dostawie i korzystaniu z wody wodociągowej w Skierniewicach. Jak się okazuje, podobnych apeli ze strony różnych instytucji w całej Polsce zanotowano około 350. Do takich sytuacji najczęściej dochodzi w regionach, gdzie pobór wody przewyższa rezerwy zasobów naturalnych. Wówczas obniżeniu ulega zwierciadło wód podziemnych, tworzą się lokalne leje depresji.

Ze społecznego punktu widzenia negatywny wpływ suszy odbija się na zdrowiu i bezpieczeństwie ludzi. Wpływa na niedobory żywności, a w konsekwencji prowadzi do niedożywienia czy klęski głodu, jak to miało miejsce w latach osiemdziesiątych XX wieku w Etiopii, Sudanie, Mozambiku czy kilka lat temu w Somalii. Susza na obszarach najbardziej zagrożonych jej wystąpieniem często zmusza ludność do migracji w poszukiwaniu nowych źródeł czy zasobów wody. Przyczynia się do wybuchu niepokojów społecznych, a nawet konfliktów zbrojnych o wodę, które często przedstawiane są jako konflikty etniczne czy też religijne. A prawdą jest, że niejednokrotnie podstawą konfliktu są ograniczone zasoby naturalne (np. woda). Przykładem niech będą konflikty w Syrii, czy w innych krajach Bliskiego Wschodu czy basenu Morza Śródziemnego.

Ratunek – działania adaptacyjne

Skuteczne działania w walce z suszą nie powinny mieć charakteru interwencyjnego. Nie powinny być działaniami doraźnymi. Powinny być zaplanowane, spójne i gotowe do wdrożenia, gdyż suszy całkowicie wyeliminować się nie da. To od naszych działań zależy, jak sobie poradzimy z tym zjawiskiem. Na ile jesteśmy w stanie złagodzić jego skutki? Co możemy w tym względzie zrobić?

Przede wszystkim powinniśmy podejmować działania prowadzące do zwiększenia naturalnych zasobów wodnych, szczególnie w obrębie lokalnym. Dążyć do zatrzymywania wody w okresach jej nadmiaru, podczas deszczy nawalnych. Bardzo istotne jest także efektywne wykorzystywanie wody w produkcji rolniczej. Takiemu działaniu sprzyjają najnowsze techniki i technologie zmniejszające zużycie wody, np. nowoczesne linie nawodnieniowe czy serwisy nawodnieniowe, szczegółowo określające, kiedy, jak i ile nawadniać. W przypadku roślin uprawnych należy szukać gatunków i odmian tolerancyjnych na suszę lub o mniejszych potrzebach wodnych. Skuteczną metodą łagodzenia skutków suszy na plonowanie upraw są nawodnienia. Powinny być prowadzone w sposób efektywny, ograniczający straty wody zarówno w polu, jak i w procesie jej dostarczania do roślin.

W celu zwiększenia retencji powierzchniowych zasobów wodnych należy budować małe zbiorniki retencyjne zbierające nadmiar wody z pól czy ograniczać odpływ wody w małych ciekach. W odniesieniu do gospodarki wodnej najważniejsze jest retencjonowanie wody w możliwie naturalny sposób. Dzięki temu w okresie suchym zostanie ona efektywnie wykorzystana przez człowieka i przyrodę. Istotne jest także ograniczenie powierzchni nieprzepuszczalnych, które w znaczący sposób zakłócają naturalny obieg wody w przyrodzie, m.in. zwiększając zagrożenie powodziowe i ograniczając infiltrację wody opadowej do wód podziemnych.

Z suszą nie wygramy, możemy jednak przyczynić się do złagodzenia jej skutków. Poznanie charakteru suszy daje szansę przyszłym pokoleniom na doskonalenie działań, planów i polityk, dzięki którym można zmniejszyć lub ustabilizować podatność na zagrożenie.

Dr inż. Ewa Kanecka-Geszke, Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Kujawsko-Pomorski Ośrodek Badawczy w Bydgoszczy

Wróć